گازها، به‌ویژه گاز طبیعی، در تولید برق و انرژی نقش حیاتی دارند و به یکی از منابع اصلی تأمین انرژی در بسیاری از کشورهای جهان تبدیل شده‌اند. استفاده از گاز طبیعی برای تولید برق و انرژی به‌دلیل کارایی بالا، هزینه‌های پایین‌تر، و اثرات زیست‌محیطی کمتر نسبت به سوخت‌های فسیلی دیگر مانند زغال‌سنگ و نفت، بسیار رایج است. در ادامه به بررسی کاربرد گازها در تولید برق و انرژی پرداخته می‌شود.
1. تولید برق از گاز طبیعی (Gas Turbine)
گاز طبیعی یکی از مهم‌ترین منابع برای تولید برق از طریق توربین‌های گازی است. این روش به‌ویژه در نیروگاه‌های گازی و ترکیبی مورد استفاده قرار می‌گیرد و برای تولید برق در مقیاس‌های مختلف به‌کار می‌رود.
کاربرد گاز طبیعی در تولید برق:
-
نیروگاه‌های گازی: در این نوع نیروگاه‌ها، گاز طبیعی به‌عنوان سوخت در توربین‌های گازی استفاده می‌شود. هوای فشرده و گاز طبیعی در داخل توربین به انرژی مکانیکی تبدیل می‌شوند که سپس به برق تبدیل می‌شود.
-
کارایی بالا: توربین‌های گازی نسبت به دیگر نیروگاه‌ها (مانند نیروگاه‌های زغال‌سنگی) از کارایی بالاتری برخوردارند و زمان راه‌اندازی سریع‌تری دارند.
-
اثر کمتر بر محیط زیست: گاز طبیعی به‌طور قابل توجهی نسبت به سوخت‌های فسیلی دیگر مانند زغال‌سنگ و نفت دی‌اکسید کربن (CO?) کمتری تولید می‌کند. این ویژگی موجب کاهش آلودگی هوا و کاهش اثرات تغییرات اقلیمی می‌شود.
2. نیروگاه‌های ترکیبی گاز طبیعی (Combined Cycle Power Plants)
نیروگاه‌های ترکیبی یا سیکل ترکیبی، استفاده از گاز طبیعی را با سیستم‌های دیگر ترکیب می‌کنند تا بهره‌وری بیشتری در تولید برق داشته باشند. در این سیستم‌ها، انرژی حرارتی حاصل از توربین گازی برای تولید بخار و به چرخش درآوردن توربین بخار استفاده می‌شود.
مزایای نیروگاه‌های ترکیبی:
-
بهره‌وری بالا: این نیروگاه‌ها می‌توانند به‌طور مؤثرتر از گاز طبیعی استفاده کنند و حدود 60 تا 65 درصد کارایی در تبدیل انرژی را فراهم می‌کنند که نسبت به نیروگاه‌های گازی ساده (که حدود 30 تا 40 درصد کارایی دارند) بسیار بالاتر است.
-
کاهش انتشار آلاینده‌ها: چون این سیستم‌ها از دو نوع توربین برای تولید برق استفاده می‌کنند، میزان مصرف سوخت کاهش یافته و در نتیجه آلاینده‌ها و گازهای گلخانه‌ای کمتری تولید می‌شود.
-
انعطاف‌پذیری: نیروگاه‌های ترکیبی به‌راحتی می‌توانند به‌سرعت به تغییرات در تقاضای انرژی پاسخ دهند، که برای شبکه‌های برق در زمان‌های اوج مصرف بسیار مفید است.
3. تولید برق از گاز زیستی (Biogas)
گاز زیستی که عمدتاً از تجزیه مواد آلی (مانند فضولات دامی، پسماندهای کشاورزی، و فاضلاب) تولید می‌شود، می‌تواند به‌عنوان یک سوخت تجدیدپذیر برای تولید برق استفاده شود. این گاز شامل متان (CH?) است که پس از تصفیه و فشرده‌سازی در نیروگاه‌ها به‌کار می‌رود.
کاربردهای گاز زیستی در تولید برق:
-
نیروگاه‌های بیوگاز: در این نوع نیروگاه‌ها، متان استخراج‌شده از منابع مختلف به توربین‌ها یا موتورهای دیزلی تزریق می‌شود و انرژی مکانیکی آن به برق تبدیل می‌شود.
-
تولید انرژی پاک: استفاده از گاز زیستی به‌عنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر، نه‌تنها کمک به تولید برق می‌کند بلکه به کاهش میزان گازهای گلخانه‌ای و آلودگی‌های زیست‌محیطی نیز کمک می‌کند.
-
مدیریت پسماند: این فناوری به‌ویژه در مدیریت پسماندهای کشاورزی و شهری مفید است زیرا می‌تواند ضایعات آلی را به انرژی مفید تبدیل کند.
4. گازهای فشرده (CNG) در تولید برق
گاز طبیعی فشرده (CNG) در مناطقی که دسترسی به شبکه گاز طبیعی محدود است، به‌عنوان یک گزینه برای تولید برق استفاده می‌شود. در این مناطق، گاز طبیعی از طریق ذخیره‌سازی فشرده حمل شده و در نیروگاه‌ها برای تولید برق به‌کار می‌رود.
مزایای CNG در تولید برق:
-
قابلیت حمل و نقل آسان: گاز طبیعی فشرده به‌راحتی می‌تواند به مناطق دورافتاده یا مناطقی که به شبکه گاز دسترسی ندارند، حمل شود.
-
کاهش آلایندگی: گاز طبیعی فشرده به‌عنوان یک سوخت پاک‌تر از دیزل و زغال‌سنگ، در تولید برق به کاهش انتشار آلاینده‌ها کمک می‌کند.
5. گاز طبیعی و تأمین انرژی اضطراری
گاز طبیعی می‌تواند در مواقع اضطراری برای تأمین انرژی در سیستم‌های برق‌رسانی استفاده شود. در این شرایط، به‌ویژه در موارد قطع برق یا در مناطقی که دسترسی به منابع انرژی محدود است، از گاز طبیعی به‌عنوان منبع اصلی انرژی اضطراری استفاده می‌شود.
کاربردهای اضطراری:
-
ژنراتورهای گازسوز: ژنراتورهایی که با گاز طبیعی کار می‌کنند، می‌توانند در مواقع قطع برق و نیاز به تأمین برق در سیستم‌های حساس یا مناطق فاقد برق استفاده شوند.
-
توان بالا و سریع: این ژنراتورها می‌توانند به‌سرعت راه‌اندازی شوند و انرژی فوری برای تأمین برق در شرایط اضطراری فراهم کنند.
6. گاز طبیعی و انرژی پاک (انتقال به انرژی‌های تجدیدپذیر)
گاز طبیعی به‌عنوان یک سوخت فسیلی با آلودگی کمتر، می‌تواند پل ارتباطی بین منابع انرژی فسیلی و تجدیدپذیر باشد. در فرآیند گذار به انرژی‌های پاک‌تر، گاز طبیعی می‌تواند تا زمانی که منابع انرژی تجدیدپذیر به میزان کافی برای تأمین تقاضای جهانی برق آماده شوند، جایگزین خوبی باشد.
ویژگی‌های گاز طبیعی در گذار انرژی:
-
سوخت میان‌مدت: گاز طبیعی به‌عنوان سوخت موقت در این گذار عمل می‌کند و می‌تواند در کنار منابع انرژی تجدیدپذیر مانند باد و خورشید، به تولید برق ادامه دهد.
-
کمترین آلایندگی در بین سوخت‌های فسیلی: با اینکه گاز طبیعی یک سوخت فسیلی است، در مقایسه با زغال‌سنگ و نفت، آلایندگی کمتری دارد و به همین دلیل در گذار به انرژی‌های پاک‌تر اهمیت دارد.
نتیجه‌گیری
گازها، به‌ویژه گاز طبیعی، در تولید برق و انرژی نقش بسیار مهمی دارند. از توربین‌های گازی گرفته تا نیروگاه‌های ترکیبی و استفاده از گاز زیستی، این گازها به‌دلیل کارایی بالا، هزینه‌های پایین‌تر و اثرات زیست‌محیطی کمتر در مقایسه با سوخت‌های فسیلی دیگر، گزینه‌ای ایده‌آل برای تولید انرژی در سطح جهانی محسوب می‌شوند. استفاده از گاز طبیعی به‌ویژه در کشورهایی که به دنبال کاهش آلودگی و افزایش کارایی انرژی هستند، اهمیت زیادی دارد.
